(57)【要約】【課題】冷却時にゲル化現象を伴わない場合の中空糸膜の製造方法を提供すること。【解決手段】気体注入による乾湿式製膜法により中空糸を製膜するに当たり、乾式部と系外との差圧が9.8Pa以上9.8kPa以下で、乾式部が加圧された状態であること。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリメタクリル酸エステル樹脂を主成分とし、該ポリメタクリル酸エステル樹脂におけるシンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマーの比率が0.2以下であるポリメタクリル酸エステル系中空糸膜の製膜工程において、製膜方法が乾湿式製膜法であり、乾式部と系外との差圧を9.8Pa以上9.8kPa以下とすることを特徴とするポリメタクリル酸エステル系中空糸膜の製造方法。
【請求項２】
中空糸膜の巻きとり速度が50m/min以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリメタクリル酸エステル系中空糸膜の製造方法。
【請求項３】
上記ポリメタクリル酸エステルがポリメタクリル酸メチルであることを特徴とする請求項１に記載のポリメタクリル酸エステル系中空糸膜。
【請求項４】
請求項１又は２により得られたポリメタクリル酸エステル系中空糸を血液処理器に内蔵する血液処理器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリメタクリル酸エステル系中空糸膜の製造方法およびそれを用いた血液処理器の製造方法に関するものである。更に詳しくは、血液透析、血液濾過、血液濾過透析などの血液処理に適したポリメタクリル酸エステル系中空糸膜およびそれを用いた血液処理器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリメタクリル酸エステル系中空糸の中でも、ポリメタクリル酸メチル（以下PMMAという）中空糸膜は、透析患者の長期合併症との関連で透析アミロイドーシスの原因とされているβ２−ミクログロブリン（以下、β２−ＭＧという、分子量１１，８００）を吸着除去でき、また高い生体適合性を有しているユニークな膜として注目されている（例えば、遠藤信之他、「血液濾過用フィルターでの血中溶質の吸着」人工臓器12:49-52,1983）。この生体適合性はステレオコンプレックスゲルと呼ばれる立体規則性ゲルの形成が大きく関与しているとされており、立体規則性（タクティシティー）の異なるアイソタクチックPMMA（以下iso-PMMAという）の螺旋構造とシンジオタクチックPMMA（以下syn-PMMAという）の平面ジグザグ構造とがステレオコンプレックスゲルを形成する。このゲルはゲル化温度を有し、該ゲル化温度より高い温度ではゲルは溶解し、ゲル化温度以下にすると再びゲル化するが、このようなゲル化現象は熱的に可逆である（W. H. Watanabeら，J. Phys, Chem., ６５，８９６，１９６１）。
【０００３】
上記ゲル化温度は、iso-PMMA及びsyn-PMMAのタクティシティー、分子量、溶液濃度、混合比、溶媒種などに依存する。iso-PMMAとsyn-PMMAによるステレオコンプレックスはジメチルスルホキシド以外の有機溶媒、ジメチルホルムアミド溶液中でも形成される（例えば、“ポリマーアロイ：基礎と応用”高分子学会編、Ｐ３４８、東京化学同人、１９８１）。
【０００４】
本製膜法の特徴は、膜状もしくは糸条に成型された原液が明瞭にゲル化し、ゲル化した成型物の形態保持性が優れているためにあたかも溶融法で成型したかのような良好な成型性を示すことである。よって、乾湿式製膜法において気体注入法により中空糸を製膜する場合は、製膜時に冷却することによりゲルを十分に形成させること、該ゲルを形成させるためにiso-PMMA及びsyn-PMMAが適度な割合で製膜原液中に存在している必要があった（特公昭５３−６２４９，特公昭５４−８４７０）。
【０００５】
しかしながら、巻き取り速度の増速といった生産性の向上を狙った場合に、現状の乾式長では冷却不足となり、例えば巻きとり速度を40m/minの状態から50m/minに増速すると冷却時間は0.8倍となり、該ゲルが十分に形成されなくなるという問題が生じ、その結果中空糸外径ムラという問題を抱えるようになった。極端な場合は、気体注入圧と乾式部外圧とのバランスが崩れた結果、風船のような球状部を持つ中空糸にまで至ってしまう。
【０００６】
一方、iso-PMMAについてはポリマーの重合が容易ではなく、公知技術（特公昭５６−２７５２１）により品質管理は可能となったものの、製造コストが高いという欠点を有しているため、工業化するためには、iso-PMMAを用いない、或いは低減しての製膜方法の確立が切望されていた。
【０００７】
さらに、PMMA中空糸膜の製膜機構は、乾湿式製膜において気体注入法を用いる場合、製膜原液の熱誘起相分離によるものであるため、iso-PMMAを用いず、あるいは低減して製膜できる方法が切望されていた。
【非特許文献１】遠藤信之他、「血液濾過用フィルターでの血中溶質の吸着」人工臓器12:49-52,1983
【非特許文献２】W. H. Watanabeら，J. Phys, Chem., ６５，８９６，１９６１
【非特許文献３】“ポリマーアロイ：基礎と応用”高分子学会編、Ｐ３４８、東京化学同人、１９８１
【特許文献１】特公昭５３−６２４９
【特許文献２】特公昭５４−８４７０
【特許文献３】特公昭５６−２７５２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、この様な従来技術の問題点の解決を目的としたものであって、冷却時にゲル化現象を伴わない場合、或いは起こりにくい場合に好適な中空糸膜の製造方法を提供することを目的とする。乾湿式紡糸法において中空形成剤に気体を用いる場合に、アイソタクチック部分を低減することが可能なポリメタクリル酸エステル系中空糸膜及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明は、上記課題を達成するため、以下の構成を有する。
【００１０】
(1)ポリメタクリル酸エステル樹脂を主成分とし、該ポリメタクリル酸エステル  樹脂におけるシンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマー  の比率が0.2以下であるポリメタクリル酸エステル系中空糸膜の製膜工程におい  て、製膜方法が乾湿式製膜法であり、乾式部と系外との差圧を9.8Pa以上9.8kP  a以下とすることを特徴とするポリメタクリル酸エステル系中空糸膜の製造方法。
【００１１】
(2)中空糸膜の巻きとり速度が50m/min以上であることを特徴とする請求項１に  記載のポリメタクリル酸エステル系中空糸膜の製造方法。
【００１２】
(3)上記ポリメタクリル酸エステルがポリメタクリル酸メチルであることを特徴  とする請求項１に記載のポリメタクリル酸エステル系中空糸膜。
【００１３】
(4)請求項１又は２により得られたポリメタクリル酸エステル系中空糸を血液処  理器に内蔵する血液処理器の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の選択透過性中空糸膜は高い透過性及び吸着除去性能を併せ持つ優れた膜であり、血液浄化膜、血漿分離膜、透析膜、濾過膜、濾過透析膜等の血液処理用膜等に好適に使用できる。さらに、この中空糸膜を用いることにより、血液処理器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明における中空糸膜を形成する素材は主としてポリメタクリル酸エステル樹脂であり、アイソタクチック部分とシンジオタクチック部分とがステレオコンプレックスを形成するものが好ましく用いられる。その中でも、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸プロピルが好ましく、特にコスト面、プロセス面を考えると、ポリメタクリル酸メチルが好ましい。またポリメタクリル酸エステル樹脂の特性を損わない範囲で、他の高分子量物質や添加物を含有していてもよく、メタクリル酸エステル以外の他のモノマーを一部共重合したものであってもよい。
【００１６】
以下、PMMAを中心に詳細に説明する。
【００１７】
本発明におけるiso-PMMA、syn-PMMAの構造は、例えばPMMA鎖の連続する３つのモノマー単位（トリアッド）の構造を、高分解能核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）等の手段で測定することにより、容易に解析が可能である。連続する３つのモノマー単位としては、側鎖基が主鎖に対して全て同じ方向に存在するアイソタクチック構造（Ｉ）、側鎖基が主鎖に対して左右交互に存在するシンジオタクチック構造（Ｓ）、それらがランダムなヘテロタクチック構造（Ｈ）の３種があるが、iso-PMMAとはこのモノマー単位がＩ＞Ｓで且つＩ＞Ｈ／２のものをいい、syn-PMMAとはＳ＞Ｉで且つ、Ｓ＞Ｈ／２のものをいう。
【００１８】
このような条件を満たすポリマー組成物を工業的に有利に製造する一例を示せば、アイソタクティシティーが比較的高いポリマーとシンジオタクティシティーが比較的高いポリマーとを混合することにより容易に製造することができ、それぞれのポリマーは従来公知の技術で製造されるものでよく、立体規則性を損なわないのであれば、共重合ポリマーを用いることもできる。
【００１９】
使用するポリメタクリル酸メチルの分子量は、膜の使用目的によって要求される機械的性質等を考慮して変更することができるが、要求される中空糸膜の半透膜としての性能、力学的性質及び紡糸性等から通常１０万以上、好ましくは２０万〜１５０万付近であることが好ましい。
【００２０】
次に本発明で使用される製膜原液の溶媒としては、PMMAを溶解する溶媒の中でも、製膜原液を冷却した際、適当な温度でゲル化する溶媒が好ましく使用されるが、本発明では特に限定されるものではない。ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトニトリル、酢酸、アセトン、メチルエチルケトンが挙げられる。危険性、安全性、毒性の面からジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンが好ましく用いられる。また、これらの混合溶媒を用いることもできる。
【００２１】
これらの溶媒から適当な溶媒を選び、製膜原液を調製する。製膜原液のポリマー濃度は得られる中空糸膜の特性によって決定されるものであり、分子量、シンジオタクチック部、アイソタクチック部の割合、溶媒、共重合体モノマー等の他の因子よって製膜原液の粘度は変わりうるものであるために、ポリマー濃度は特に限定されるものではない。しかし、通常好ましく使用される範囲はおよそ５〜３０重量％である。製膜原液を溶媒に溶解するが、製膜原液がゲル融点を持つ場合は、ゲル融点よりも５℃以上好ましくは１０℃以上高い温度で溶解操作をすべきである。このようにして調製された製膜原液は、通常濾過及び脱泡して製膜に使用される。
【００２２】
製膜時の製膜原液の温度はゲル融点がある場合、その温度より５℃以上好ましくは１０℃以上高いことが必要であるが、適当な条件は紡糸粘度及びそれに引き続く熱誘起相分離、更にはそれと同時に起こりうる冷却ゲル化及び凝固条件によって決定される。紡糸粘度は製膜温度での原液粘度で示され、10Pa・s以上500Pa・s以下、好ましく使用される範囲は30Pa・s以上300Pa・s以下である。
【００２３】
本発明に使用される口金は、通常中空糸膜を製膜するのに用いられる口金は全て使用することができるが、製膜原液の粘度に適合したスリット幅を持つことが、原液吐出時にメルトフラクチャーを起こしにくく好ましい。本発明の目的からすれば口金孔内に中空細管を有する環状オリフィスからなる口金が好ましい。
【００２４】
本発明のように、乾湿式製膜法において中空糸膜を製膜するにあたり、中空形成方法として、気体注入法を用いる場合、中空糸膜の構造は熱誘起相分離の機構により形成される。そのため、口金から吐出された製膜原液は冷却を受けてから凝固浴に導かれる。冷却は乾式部を通過する間に行われ、製膜原液が相分離点以下の温度より低くなった時点から、凝固浴に入り製膜原液が凝固するまでの間、相分離構造が成長することになるため、乾式部の雰囲気条件は重要である。
【００２５】
製膜原液の温度及び粘度により、目的とする中空糸径とするためには、注入気体の内圧及び乾式部内の圧力のバランスをコントロールしなければ中空糸膜とすることができない。本発明では、乾式部と系外との差圧が9.8Pa以上、好ましくは11.8Pa以上に、更には、9.8kPa以下、好ましくは4.9kPa以下となるよう加圧された状態を保つことが好ましい。9.8kPaより高く加圧された状態にすると中空糸膜の中空部分が潰れてしまうため、好ましくない。乾式部の圧力条件を上記のように制御するためには、乾式部内の供給空気及び排出空気のバランスを調製することで容易に制御することが可能であり、一例として、乾式部の糸道のみを筒状物で覆い制御する方法があるが、この限りではない。
【００２６】
系外とは中空糸膜が走糸している乾式部の雰囲気条件に関わらない部分を指し、例えば糸道が筒状物で覆われている場合は、筒状物の外が系外ということになる。
【００２７】
系外との差圧は一般的な差圧計を用いて容易に測定することができ、乾式部内で口金直下から走糸方向に対して100mm以内、好ましくは50mm以内の高さのところで安定して測定出来る部分にて測定すればよい。本発明では、乾式部の圧力条件を制御することにより、乾湿式製膜法において中空糸を製膜するに当たり、気体注入法を用いる場合において、安定して製膜することが可能となる。安定した製膜状態であることの指標として、中空糸膜外径を測定し、その最大値と最小値の差（以下ＲＯＤという）を見るとわかりやすい。安定した製膜状態というのは、一般的にはＲＯＤ＜２０μｍ、好ましくはＲＯＤ＜１５μｍの状態を指す。
【００２８】
乾式部の長さについては、相分離構造の成長時間とも関係するために、短くしすぎると膜構造の成長が不十分となり、性能の低い膜となってしまう傾向がある。また、長くしすぎると中空糸揺れ等が生じ安定した紡糸を困難にしてしまう場合がある。このため、通常乾式長は100mm〜1000mmの範囲であることが好ましく、更に好ましくは150mm〜850mmである。
【００２９】
本発明で用いられる凝固浴としては、PMMAポリマーの非溶媒でありかつ製膜原液の溶媒と相溶しうるものであれば、単独もしくは製膜原液の溶媒との混合溶液として凝固浴に使用できる。このような場合に凝固溶媒が水に相溶できないならば、凝固溶媒と水といずれとも相溶する他の溶媒を経由して水に置換するとよい。しかし、最終的に含水状態の中空糸膜とするためには、製膜原液の溶媒に水と相溶するものを選択し、凝固浴には水もしくは水と製膜原液に用いた溶媒の混合物を採用することが現実的であり好ましい。
【００３０】
高粘度の製膜原液を用いる場合は、中空糸膜が凝固浴に到達してもすぐに溶媒置換が進まないため、凝固浴を冷却浴として用いることもできる。
【００３１】
このようにして得られた中空糸膜は水洗工程を経て、グリセリン浸漬工程を経てカセに巻き取られる。
【００３２】
本発明においては、上記製造方法を用いることにより、ポリメタクリル酸エステル樹脂において、シンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマーの比率が0.2以下であっても安定して中空糸膜を製造することができ、安価な中空糸膜を得ることができる。
【００３３】
ステレオコンプレックスを理想的に形成させるためにはシンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマーの比率を0.5とすることが知られているが（例えば、“ポリマーアロイ：基礎と応用”高分子学会編、Ｐ３４８、東京化学同人、１９８１）、中空糸膜を製膜する場合にこの条件を用いると、中空糸膜自身が硬くなり過ぎて強伸度特性が悪化し、糸切れを生じさせてしまう。
【００３４】
一方、逆にシンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマーの比率を0.2以下に低減させて、ステレオコンプレックスの形成を抑えた条件にて、常圧下で中空糸膜を製膜する場合、中空糸膜は硬くなりにくくなるため、中空糸膜の構造が定まらず、ＲＯＤが大きくなる。その後、次第に糸揺れへと発展し、最終的には糸切れを生じさせてしまうことになり、好ましくない。
【００３５】
本発明のPMMA中空糸膜に代表されるポリメタクリル酸エステル系中空糸膜は、例えば、透析器、血漿分離器等の血液浄化膜、限外濾過膜等として好適に用いられ、特に人工腎臓用の透析膜として好適に使用される。更には、この中空糸膜を内臓することにより、これらの膜性能を有する血液処理器とすることができる。血液処理器としては、例えば、人工腎臓が挙げられる。人工腎臓とする場合、中空糸膜として本発明の膜を用いる以外、そのケース、ポートなどの形態は一般に知られる形態とすることができる。
【実施例】
【００３６】
次に実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。なお、実施例において、「部」は「重量部」を意味する。なお、ここで用いた測定方法は以下の通りである。
【００３７】
（１）ＲＯＤの測定
長さが３０ｃｍの中空糸を４本採取し、２ｃｍ刻みで外径を光学顕微鏡により測定し、その最大値と最小値との差をＲＯＤとした。
【００３８】
実施例１
東レ社製iso-PMMA3.5重量部、住友化学社製syn-PMMA（”スミペックス”ＡＫ−１５０）9.5部、三菱レイヨン社製syn-PMMA（”ダイヤナール”ＢＲ−８５）3.8部、東レ社製syn-PMMA（”Ｃｏ−３Ｄ”）4.2部をジメチルスルホキシド７９部に加え、加熱溶解した。得られた膜のシンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマーの比率は0.2であった。この原液を温度１１０℃の紡糸口金部へ送り、二重スリット管口金から、注入気体である窒素とを同時に吐出させた。この時、乾式部の差圧を９．８Ｐａ、乾式長１９０ｍｍとして、４０℃の凝固浴中に浸漬した後、水洗し、５０ｍ／ｍｉｎで巻き取り、内径２００μｍ、膜厚３０μｍの中空糸膜を得た。
【００３９】
得られた中空糸膜のＲＯＤは９μmであった。
【００４０】
実施例２
住友化学社製syn-PMMA（”スミペックス”ＡＫ−１５０）7.4部、三菱レイヨン社製syn-PMMA（”ダイヤナール”ＢＲ−８５）9.4部、東レ社製syn-PMMA”Ｃｏ−３Ｄ”4.2部をジメチルスルホキシド７９部に加え、加熱溶解した(isofree)。得られた膜のシンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマーの比率は0.0であった。他は実施例１と同様とし、内径２００μｍ、膜厚３０μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜のＲＯＤは１１μmであった。
【００４１】
実施例３
東レ社製iso-PMMA4.0重量部、住友化学社製syn-PMMA（”スミペックス”ＡＫ−１５０）7.8部、三菱レイヨン社製syn-PMMA（”ダイヤナール”ＢＲ−８５）12.2部をジメチルスルホキシド７６部に加え、加熱溶解した。得られた膜のシンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマーの比率は0.2であった。この原液を温度１１０℃の紡糸口金部へ送り、二重スリット管口金から、注入気体である乾燥空気（絶対湿度０．００５ｋｇ／ｋｇＤＡ以下）とを同時に吐出させた。この時、乾式部の差圧を１９．６Ｐａ、乾式長５００ｍｍとして、４０℃の凝固浴中に浸漬した後、水洗し、６０ｍ／ｍｉｎで巻き取り、内径２００μｍ、膜厚３０μｍの中空糸膜を得た。
【００４２】
得られた中空糸膜のＲＯＤは１０μmであった。
【００４３】
比較例１
東レ社製iso-PMMA2.3重量部、住友化学社製syn-PMMA（”スミペックス”ＡＫ−１５０）7.5部、三菱レイヨン社製syn-PMMA（”ダイヤナール”ＢＲ−８５）7部、東レ社製syn-PMMA（”Ｃｏ−３Ｄ”）4.2部をジメチルスルホキシド７９部に加え、加熱溶解した(i/s=0.125)。得られた膜のシンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマーの比率は0.125であった。乾式部に圧力をかけない（差圧は０Ｐａ）以外は実施例１と同様とし、内径２００μｍ、膜厚３０μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜のＲＯＤは２４μmであり、不安定な製膜状態であった。
【００４４】
比較例２
東レ社製iso-PMMA７重量部、住友化学社製アクリル樹脂（”スミペックス”ＡＫ−１５０）6.7部、三菱レイヨン社製アクリル樹脂（”ダイヤナール”ＢＲ−８５）3.1部、東レ社製syn-PMMA（”Ｃｏ−３Ｄ”）4.2部をジメチルスルホキシド７９部に加え、加熱溶解した。得られた膜のシンジオタクチックポリマーに対するアイソタクチックポリマーの比率は0.5であった。他は実施例１と同様とし、内径２００μｍ、膜厚３０μｍの中空糸膜を得た。得られた中空糸膜のＲＯＤは１６μmであった。